巴彦乌拉山变质岩系中的深熔体及主要证据

唐晓龙 张振民 邢 欢

(石家庄经济学院研究生院)

巴彦乌拉山变质岩系中的深熔体及主要证据

唐晓龙 张振民 邢 欢

(石家庄经济学院研究生院)

巴彦乌拉山地区出露的古代乌拉山岩群是一系列经过深熔作用的深熔体，分别从构造特征、岩石学、地球化学和实验岩石学等方面对区内变质沉积岩中的深熔作用进行了深入研究。结果表明：①深熔作用是地壳中最常见的构造作用之一，与地层划分及成矿的关系极为密切，在高级变质岩区，由于剧烈的变质作用，构造和深熔作用的研究与地层划分有密切联系；②变质作用的进行，与成矿关系密切，区内已发现金矿床等金属矿床。上述研究成果对区内划分地层以及进一步开展矿产勘查工作具有一定的参考价值。

深熔作用 深熔体 岩石组合特征 变质变形特征 同位素年代学 地层划分

在高级变质岩中深熔作用的普遍存在，形成了一系列深熔体。深熔体可以反映地层主要构造的构造环境，对深熔体的研究有利于原岩的恢复，对地层的划分有重要意义，此外，深熔作用对岩石有强烈的改造作用，对于找矿工作也有一定的指导作用。内蒙古自治区阿拉善盟东自磴口西到雅布赖山分布一套早前寒武纪的中—高级变质岩系。前人根据岩石组合特征、变质变形特点和同位素年代学资料，将该区变质岩系划分为主体为古元古代的波罗斯坦庙深成片麻岩和主体为新元古代的毕及格台深成片麻岩。本研究在已有研究成果的基础上，对区内沉积岩中的深熔作用进行深入探讨。

1 区域地质概况

区域出露地层主要有太古宙中太古代晚期的阿拉善群、侏罗系、白垩系、古近系、新近系、第四系更新统、第四系全新统。区内侵入岩较发育，出露面积约占全测区的1/3，以元古代、华力西期、印支期花岗岩为主，中—基性岩体零星分布，规模较小。变质岩包括区域变质岩、混合岩化、接触变质岩、动力变质岩等。区内断裂构造颇为发育，总体走向与区域构造走向一致均为NE向，但在巴彦乌拉山南段局部地段发育有近EW向构造。区内岩浆活动、沉积作用和矿产生成的一级化探异常走向主要受NE向断裂构造控制。褶皱出现于巴彦乌拉山北段等地，轴向为NE，NW向。

2 深变质岩区深熔体构造背景

2.1 大地构造单元基本特征

2.2 韧性剪切带

区内韧性剪切变形和褶皱构造对岩层的破坏改造十分强烈，区内变质岩层经历了多期复杂的变形改造，这种改造既包括了多期的褶皱变形改造和多期的韧性剪切变形改造。多期韧性剪切作用导致某些部位岩层缺失，产生“岩层缺失，隔层相触”的现象，如在巴彦乌拉山地区一些较大的同斜褶皱两翼岩层却常常难以进行对比，这是由于多期韧性剪切作用使某些部位岩层缺失，某些部位岩层叠置造成的。剪切变形常常会形成透镜状或串珠状分布的层位。该类呈串珠状分布的岩层，有时沿主期片理断续分布，有时该类长透镜体单个平行于主期面理，但其包络面(总体延伸方向)却与主期面理斜交，显然，该类透镜化的岩层是受到构造强烈改造的结果，其原始产状已难以恢复[2]。

2.3 断裂与褶皱构造

调查区断裂构造具有多期次形成的特征：①EW向构造(纬向构造带)，被SN向构造、狼山帚状构造所切，被NE向构造所包容，它的生成时期应早于其他构造，推断它的生成时期应早于加里东期，其后可能由于地球自转速度变化的影响，至使纬向构造的北盘相对南盘向东移动，造成了其南缘多字型构造；②SN向构造，在巴彦乌拉山地区可见狼山帚状构造的压扭断层切断SN向压性断层，呈反接关系，推测其成生可能在海西期；③狼山帚状构造，与EW向及SN向构造呈反接，推测其成生时期应在侏罗纪前；④NE向构造，包容了其他各构造体系，为调查区成生时期最晚的一个体系，推测其成生时期应在狼山帚状活动的最盛期，即侏罗纪和白垩纪间，它的主要活动期应在白垩纪和第三纪间。

3 深变质岩系中的深熔体及主要证据

3.1 深变质岩系中深熔片麻岩及主要证据

呼都格尚丹大面积出露的花岗质岩体修正为深熔片麻岩的主要依据：①该处花岗质岩体具有大量明显的片麻状构造，局部剩余有深熔或混合岩化作用进行不彻底而形成的片麻岩残留体，主要呈残片或残影状、不规则团块、雾迷状产出；②该类花岗质岩石与片麻岩存在残余过渡关系和截然过渡关系，在截然过渡界线附近有时残存变质岩的俘虏体；③在显微镜下花岗质岩石有动态重熔、齿状边等重熔现象，说明该处岩石发生过重熔或混合岩化作用。深部岩浆运移、侵位形成的岩浆岩，称为深成岩或深成侵入岩(若经区域变质作用改造，则称之为变质深成岩或变质侵入岩)。而由深熔作用形成的原地或半原地岩浆岩——以往从混合岩化作用出发定义为混合花岗岩(原地花岗岩)的地质体，因其与高级变质地体以及形成过程中高级变质作用的密切联系，故称该类原地或半原地形成的岩浆岩为深熔片麻岩[3]。深熔片麻岩的形成过程即为岩浆原地或半原地的结晶过程，发生深熔作用的岩石既可以是变质沉积岩和变质火山岩，也可以是早期的变质深成侵入体，组成中、下地壳的所有岩石都可以是深熔作用的对象[3]。

深熔片麻岩的基本特征与判别的主要标志：①深熔片麻岩与其源岩(在矿物组成、地球化学特征等方面都与深熔片麻岩有成因联系的变质岩或深熔混合岩)密切共生；②深熔片麻岩体中含有大小不一、形态各异、类型不同的残留体，该类残留体呈不规则团块、残片或残影状、雾迷状产出；③深熔片麻岩与源岩之间可以是渐变过渡的也可以是截然的界限，而与其他类型的变质岩则界限截然，且界限附近甚至有该类变质岩的俘虏体；④深熔片麻岩体中的成分和结构构造特征在较大的野外露头尺度上极不均匀(残留体分布不均匀、岩性变化较大、结构构造不均匀)，但在较小的露头尺度上或局部地段则表现为相对均匀；⑤在通常情况下，深熔片麻岩由残晶相和结晶相2类矿物组成，结晶相矿物主要由深熔作用产生的岩浆结晶而成，残晶相矿物则主要由深熔岩浆产生之前的变质作用形成后又被岩浆溶蚀交代而成，具有溶蚀结构；⑥深熔片麻岩与源岩在常量元素、微量元素和稀土元素含量等方面具有一定的继承性，但也有一定的变化，其中稀土元素含量变化显著。

巴彦乌拉山南端和屯盐池以北、呼都格尚丹以南地区大面积出露的花岗质岩石，特征有：①包含有呈不规则团块、残片或残影状、雾迷状产出的大小不一、形态各异、类型不同的残留体等与源岩密切共生；②成分和结构构造特征在较大的野外露头尺度上不均匀，而在较小的露头尺度上或局部地段则表现为相对均匀；③具有被岩浆溶蚀交代的矿物和溶蚀结构。据此，巴彦乌拉山南端大面积出露的二云母花岗岩，应修正为深熔片麻岩。

3.2 深变质岩系中深熔混合岩的分布及主要证据

3.2.1 哈牟沙图深熔混合岩的主要证据

无论在野外露头还是手标本上都未见长英质条带不均匀、延伸不远便尖灭的现象。在野外露头上岩石整体黑白相间，脉体和基体之间有较明显的界限。手标本上岩石中脉体数量较少，仅占15%～50%，主要是长石、石英质脉体。条带状构造发育，脉体厚度较均匀，延伸较远，基体成分为暗色片麻岩，脉体成分为花岗岩质岩石。在岩体中有复杂的肠状揉皱，揉皱的大小为几米到几十厘米，在1条褶皱肠体的各个部分厚度大致相等。

在初步测制剖面时有大面积的注入混合岩出露(图1、图2)。岩石整体黑白相间，脉体主要是长英质矿物(15%～50%)，长英质成分为斜长石(40%)、石英(60%)，颗粒大小约0.2～1 cm，部分长石发生绿帘石化。基体为斜长角闪岩(85%～50%)，灰绿色，中—细粒结构，块状构造，主要矿物成分为角闪石等暗色矿物(60%)、斜长石(40%)。脉体宽30～50 cm，长约10 m。脉体和基体界限明显，局部有交代现象。

图1 条带状注入混合岩

图2 肠状注入混合岩

长英质条带状混合岩质斜长角闪片麻岩，灰绿色，中—细粒结构，条带状构造，脉体主要为长英质矿物(20%～30%)，基体主要为铁镁质等暗色矿物(70%～80%)；肠状混合岩质斜长角闪片麻岩，中—粗粒结构，脉体为长英质矿物(20%～35%)，基体主要为铁镁质等暗色矿物(65%～80%)。脉体形成复杂的肠状揉皱和褶皱，肠状条带宽20～100 m，长约6 m，褶皱为紧闭褶皱，两翼宽约55 cm，同一褶皱同一岩层各处厚度大致相等，褶皱大小变化范围6～50 cm，枢纽走向为90°。岩石普遍绿帘石化、蛇纹石化、赤铁矿化。

区内发现有囊状角砾混合岩质斜长角闪岩出露于乌拉山群。长英质浅色脉体充填于斜长角闪岩形成的剪切裂隙中，斜长角闪岩碎块周围也被浅色脉体包围，形成角砾。该类角砾在空间上仅分布在局部，呈团块状或囊状，故将其称为囊状角砾岩或囊状角砾混合岩。其成因是熔体侵入到裂隙中时，熔体的内部流体压力可以大大减小有效正压力，如此便可通过水压破裂发生扩展、生长，使浅色熔体沿破裂面贯入到周围围岩中，形成浅色脉体；而破裂块体周围也被浅色熔体包围。在局部部位上，由于熔体高压的突然释放，使刚性岩石爆裂成碎块，其大小不一，棱角分明，构成一种角砾状混合岩[4]。

3.2.2 测区出现囊状角砾混合岩的意义

囊状角砾混合岩在测区南部大面积出露，指示测区南部为一个重要的深熔作用或混合岩化作用活动中心。从野外露头清晰可见基体矿物成分、结构构造等特征主要为斜长角闪片麻岩来看，该混合岩的原岩可能为斜长角闪片麻岩，表明该混合岩化作用发生于形成斜长角闪片麻岩的区域变质作用之后。脉体长石石英晶体较大，由此表明，该混合岩化作用形成的深度较大。浅色熔体中包含有棱角状的斜长角闪岩角砾，角砾不存在分选和磨圆，具有该类特征的岩石是由地壳深处产生部分熔融并由高压熔体引起的局部爆裂产生的，棱角状角砾由破碎产生，后角砾由浅色熔体所胶结，故称其为囊状角砾混合岩，其围岩多为部分熔融浅色脉体，囊状角砾岩是高压熔体存在的标志[5]。

4 结 论

(1)通过对呼都格尚丹地区岩层及岩体进行研究，将该区原二云母花岗岩修正为深熔片麻岩，对于研究区内的深熔变质作用、混合岩化热液与动力来源、地层的厘定以及有关成矿作用具有重要意义。

(2)由于哈牟沙图角砾混合岩中棱角状碎块及强塑性柔流褶皱被发现，揭示了深部地壳构造层次和深熔作用关系，深熔混合岩的大量存在，反映了该地区异常强烈的混合岩化作用、长英质热液活动甚至花岗岩浆活动。由此表明，该地区强烈的混合岩化作用，是一个深熔作用的热、液及动力中心，也是一个与近水平的大型顺层韧性滑脱和韧性逆冲推覆构造密切相关的混合岩化作用中心。

[1] 内蒙古自治区地质矿产局.内蒙古自治区区域地质志[M].北京：地质出版社，1991.

[2] 耿元生，王新社，沈其韩，等.内蒙古阿拉善地区前寒武纪变质基底阿拉善群的再厘定[J].中国地质，2006，33(1)：140-141.

[3] 杨振升.高级变质区地质调查与综合研究方法[M].武汉：中国地质大学出版社，2008.

[4]刘正宏，徐仲元，杨振升.部分熔融与高级变质岩流变机制——以大青山山高级变质岩为例[J].地学前缘，2008，15(3)：169-176.

[5] 刘燕翔.巴彦乌拉山韧性剪切构造初步分析[D].石家庄：石家庄经济学院，2014.

2015-04-01)

唐晓龙(1989—)，男，硕士研究生，050031 河北省石家庄市裕华区槐安东路136号。